Физиология и анатомия опорно-двигательного аппарата



Все формы движений тела человека, от простейшего перемещения в пространстве до сложных двигательных актов, обеспечивающих созидательную и творческую деятельность человеческих рук - совершаются благодаря опорно-двигательному аппарату. Кроме двигательной, данный аппарат выполняет опорную и защитную функции. Традиционно опорно-двигательный аппарат подразделяют на активную и пассивную части. Активную часть опорно-двигательного аппарата составляют скелетные мышцы, а пассивную - кости и их соединения.

Кости

Костный скелет человека вместе со скрепляющими элементами составляют пассивную часть опорно-двигательного аппарата. В ходе развития и формирования скелета число костей, составляющих его, изменяется. В скелет взрослого человека входит 207 костей. Имеется 36-40 непарных костей, остальные парные. Вес скелета у новорожденных составляет 11% от веса тела, у детей разных возрастов - от 9 до 18%, у взрослых - 20%.

Каждая кость представляет собой орган, построенный из костной, хрящевой и собственно соединительной ткани и снабженный кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Основной является костная ткань - специализированный тип соединительной ткани. Она участвует в водно-солевом обмене. Химический состав костной ткани: вода - около 50%, жиры - 15,75%, прочие органические вещества - 12,4%, неорганические вещества - 21,85%. Органическое вещество - оссеин, придает им эластичность и обуславливает их форму. Неорганические вещества: соли кальция (87%), углекислого кальция (10%), фосфорнокислого магния (2%), фтористого кальция, углекислого и хлористого натрия (1%). Бедренная кость и поясничные позвонки содержат наибольшее количество неорганических веществ. По прочности кость превосходит гранит в 2,5 раза, а упругость кости выше упругости дуба.

В костях содержится костный мозг, который подразделяется на два вида: красный и желтый. Красный костный мозг - это ретикулярная ткань, в петлях которой находятся кроветворные элементы и зрелые клетки крови, а также клетки костной ткани. Желтый костный мозг состоит главным образом из жировой ткани и является депо питательных веществ. У взрослого человека красный костный мозг находится в губчатом веществе, а желтый - в каналах трубчатых костей. По форме различают длинные, короткие, плоские и смешанные кости.

Скелет человека делится на скелет головы, скелет туловища, скелет верхних конечностей и скелет нижних конечностей. (Рисунок 1).

А вот некоторые факты о строении основного опорного элемента в теле человека – позвоночника. Позвоночный столб состоит из 33-34 позвонков и делится на пять отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12 позвонков), поясничный 5 позвонков), крестцовый (5 позвонков) и копчиковый (4-5 позвонков) (Рисунок 3). Грудина - это непарная плоская кость. Ребер 12 пар. Позвонки, соединяясь между собой, образуют позвоночный столб (Рисунок 2). Он является осью всего тела и имеет S - образную форму. Изгибы выпуклостью вперед имеются в шейном и поясничном отделах, а изгибы выпуклостью назад в грудном и крестцовом отделах. Количество позвонков может меняться. Так количество шейных позвонков может уменьшаться до шести с ассимиляцией седьмого шейного позвонка грудным и превращением его реберного отростка в шейное ребро. Количество грудных позвонков

 

 

  

Рисунок 1.



1 - Череп; 2 - шейные позвонки; 3 - ключица; 4 - Лопатка; 5 - Плечевая кость; 6 Грудина; 7 - Ребра; 8 - поясничные позвонки; 9 - Лучевая кость; 10 - Локтевая кость; 11- Таз; 12 - Крестцовая кость; 13 - Кисть руки; 14 - Бедренная кость; 15 - Надколенная чашка, или надколенник; 16 - Малоберцовая кость; 17 - Большеберцовая кость; 18 - Стопа.

может уменьшаться до одиннадцати. Количество поясничных позвонков может меняется от четырех до шести.

 

Рисунок  2.

1

- Атлант (1-й шейный позвонок); 2 - Осевой (2-й шейный позвонок); 3 - Шейный позвонок; 4 - Грудной позвонок; 5 - Поясничный позвонок; 6 - Крестцовая кость; 7 - Копчик; 8 - Кость таза.



 

Внимание! Это интересно.



Бедренная кость самая длинная из костей скелета, она составляет 1/4 часть длины тела взрослого, выдерживает нагрузку на сжатие 1500 кг. Самая маленькая кость у человека – слуховая косточка, получившая название стремечко.

Продолжительность жизни одной костной клетки составляет 25 лет. Это значит, что в течении жизни масса костного вещества меняется не один раз. Раньше всего стареют скелет пальцев кисти, грудной и поясничный отделы позвоночника. Старческие изменения костей обнаруживаются после 40-50 лет, у женщин на 6-8 лет раньше, чем у мужчин. На жизнедеятельность костной ткани значительное воздействие оказывают питание.



Соединения костей



Кости соединяются друг с другом неподвижно (непрерывные соединения) и подвижно (прерывные соединения, или суставы). Между ними имеется переходная форма - полусустав. К непрерывным соединениям относятся соединения при помощи соединительной ткани (синдесмозы), хрящевой ткани (синхондрозы), костной ткани (синостозы). Одной из разновидностей синдесмозов являются связки - коллагеновые и эластические.

Тип соединения костей определяется действием механических факторов. Преобладающую роль играет фактор движения. У лиц с сильно развитой мускулатурой отсутствует полное разгибание в локтевом суставе. Это связано с чрезмерным развитием локтевого отростка и функциональной гипертрофией мышц сгибателей предплечья, препятствующих полному разгибанию. У людей с недостаточно развитой мускулатурой наблюдается переразгибание в локтевом суставе. В целом подвижность суставов у женщин несколько больше, чем у мужчин.
Суставы

Сустав представляет собой подвижное соединение костей (Рисунок 3), позволяющее им двигаться относительно друг друга. Некоторые суставы исключительно мощные, а другие - весьма подвижные. Один и тот же сустав не может быть одновременно и мощным, и подвижным. Все суставы имеют общий план строения. Анатомическими частями любого сустава являются суставные поверхности, покрытые гладким хрящом, суставная сумка и суставная полость. Край сустава имеет мощную волокнистую капсулу, окружающую мешочек синовиальной оболочки между концами кости. Эта оболочка выделяет смазывающую жидкость - синовию, которая позволяет избежать трения при движении, а соединяющий хрящ удерживает кости на расстоянии друг от друга. Сустав имеет поддерживающие связки, которые укрепляют его. По форме сочленяющихся поверхностей можно выделить 7 видов суставов: седловидный, блоковидный, эллипсовидный, ореховидный, плоский, мыщелковый, цилиндрический (Рисунок 3).





  

Рисунок 3

   

Полуподвижные соединения костей (полусуставы)

Некоторые суставы двигаются не слишком много и должны быть очень мощными и выдерживать значительные нагрузки. Такие соединения костей расположены между позвонками позвоночника и лонным сращением лобковых костей. У них имеется толстая волокнисто-хрящевая подушка между костями, удерживаемая на месте мощными волокнистыми связками; подушка играет роль амортизатора.

 

Неподвижные соединения костей.



Непрерывные соединения костей встречаются в черепе. В раннем возрасте у детей многие кости черепа не соединены вместе, и в двух местах, переднем и заднем родничках, между ними существуют отверстия. По мере роста малыша эти отверстия соединяются, и в результате образуется однородная черепная коробка. Неровные, зубчатые края кости соединяются вместе прочной волокнистой тканью по линиям мест соединения (швам).



Мышцы

Мышечная система - совокупность тканевых структур, которые специализировались в процессе эволюции на осуществлении жизненно важной функции организма - движении тела и, его частей и органов. У позвоночных животных и человека различают три вида мышечных тканей: скелетную, сердечную и гладкую. Первые две называют поперчнополосатой, или поперчноисчерченной, мышечной тканью, а гладкую мышечную ткань не исчерченной мышечной тканью.

Мышечное волокно - это многоядерное образование, или симпласт. Формирование волокна приходится на период раннего онтогенеза, когда происходит слияние клеток-миобластов. У взрослого человека диаметр мышечного волокна бывает различным - от 10 мкм до 100 мкм, а в среднем он составляет 50 мкм. Длина мышечного волокна тоже значительно варьирует - от 1 мм до 10-30 см.



Скелетные мышцы



Мышцы, прикрепляющиеся к костям скелета, способны быстро сокращаться и расслабляться; удерживают тело в определенном положении

В человеческом организме насчитывается около 600 поперечно-полосатых мышц. Они составляют от 35% до 40% веса взрослого человека, у женщин несколько меньше, чем у мужчин, у новорожденных до 20-22%, у стариков до 30%, у атлетов вес мышц может составлять свыше 50% веса тела. Самая маленькая поперечно-полосатая мышца у человека – мышца, приводящая стремечко.

Скелетные мышцы в теле человека выполняют множество функций, имеющих отношение к самым различным сторонам жизнедеятельности организма. Благодаря сокращению скелетных мышц происходит перемещение тела и его частей в пространстве, осуществляются тончайшие движения рук и пальцев, дыхательные движения, жевание, глотание, мимика, артикуляция речи. Скелетные мышцы являются частью вспомогательного аппарата таких органов чувств, как орган слуха и орган зрения. Благодаря большому количеству чувствительных окончаний скелетные мышцы можно рассматривать как один из самых древних органов чувств. Мышцы участвуют в углеводном и энергетическом обмене. Функциональное многообразие скелетных мышц человека достигается особенностями их структуры и соотношений с костными рычагами. Формирование этих особенностей происходит в процессе индивидуального развития. Скелетная мускулатура человека претерпела глубокие изменения в процессе развития человека в связи с прямохождением, трудовой деятельностью и речью.

Скелетные мышцы наряду с нервными структурами относятся к возбудимым тканям, а составляющие их клетки являются наиболее сложноустроенными в организме. Структурно-функциональной единицей мышечной ткани является поперечно-полосатое мышечное волокно. По функциональным свойствам мышечные волокна делятся на два типа: медленносокращающиеся (“красные” волокна), более выносливые и быстросокращающиеся («белые» волокна), более сильные, быстрые и быстро утомляющиеся. Подавляющее большинство мышц являются смешанными, состоящими из волокон этих типов в различных пропорциях. Соотношение типов волокон достаточно устойчивы и определяются генетическими факторами. Соотношение этих типов мышц может быть разным, зависимых как от наследственных факторов, так и индивидуального развития, т.е. приобретенные особенности строения мышц, зависимых от вида деятельности человека. Вот почему одни могут быстро бегать, а другие нет, одни могут долго двигаться, работать, а другие нет.

Скелетные мышцы могут быть массивными, как большая ягодичная мышца, или миниатюрными, как стременная мышца в среднем ухе. Большинство мышц соединяют одну кость с другой и прикрепляются одним концом к одной неподвижной кости, а другим концом - к другой, которая должна двигаться. Прикрепление обычно занимает сравнительно большую плоскость на кости, и у некоторых мышц таких точек прикрепления может быть несколько, например две "головки" у бицепса или двуглавой мышцы.

Основная часть мышцы называется "мышечное брюшко". Прикрепляется мышца обычно сухожилием к небольшому участку кости, но может крепиться и при помощи широкой плоской полосы - апоневроза - к другим структурам, как, например, в области спины. Длинные сухожилия, проходящие через другие структуры, например в запястье, обычно окружены "щитами" синовиальных оболочек, уменьшающих силу трения. В этих областях сухожилия удерживаются фиброзными связочными образованиями (уздечками). Короткие сухожилия прикрепляются непосредственно к надкостнице подлежащей кости.

Скелетные мышцы – основа движения. Длинные мышцы, такие как портняжная мышца, сокращаются в длину больше, чем более мощные мышцы типа дельтовидной. Это происходит благодаря параллельному расположению волокон, тогда как дельтовидная мышца напоминает по форме лопасть вентилятора или веер, а ее волокна собраны в небольшие пучки, закрепленные в сухожилии.

 

  

 

 


Рисунок 4



Мышцы обычно собраны в пары (Рисунок 4), поэтому, когда одна мышца сокращается (1), другая (антагонист) (2) медленно расслабляется, чтобы движение было гладким и управляемым. Мышцы постоянно слегка растягиваются одна относительно другой; это и есть тонус мышц.

Когда мышца сжимается и приводит в движение сустав, она может выполнять движение, если закреплена неподвижно. Головной мозг управляет движением скелетных мышц и координирует движение, используя информацию, переданную ей от мышц, а также поступающую от зрительного и вестибулярного анализаторов. В мышцах, которые должны выполнять точные движения, как, например, в мышцах кисти или руки, один нерв иннервирует несколько волокон, а в тех, которые выдерживают большие нагрузки, например в ягодичных мышцах, один нерв иннервирует большое количество волокон.

Пропорции тела



Кто из нас не восхищался скульптурами Древней Греции, замечательными полотнами эпохи Возрождения! Что притягивает нас, людей конца XX в., к удивительным творениям, возраст которых порой превышает 2—5 тыс. лет? Несомненно, красота человеческого тела.

Учение о пропорциях тела возникло в период расцвета Египетского государства. Египтяне установили, что длина тела человека в 19 раз больше длины сред­него пальца. Это правило они соблюдали при созда­нии статуй. Древнегреческие скульпторы предложи­ли пользоваться шириной ладони как единицей измерения; пропорции тела они выражали так: две ширины ладони — высота лица, три — длина ступни, четыре — расстояние от плеча до локтя и т. д.

С развитием науки и искусства анатомы и худож­ники установили еще ряд подобных соотношений, например: длина позвоночника равна длине руки, в длине тела стопа укладывается 7 раз, а голова 8 раз. Три длины головы равны длине туловища, три длины кисти — длине руки, три длины стопы -длине ноги, а размах рук равен длине туловища. Несомненно, об этом хорошо знал и великий художник эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (Рисунок 5).



Рисунок 5

Пропорции (от латинского слова «Proportio», или соотношение) тела - это соотношение размеров отдельных его частей. Наиболее распространенным и простым способом оценки пропорций тела является метод индексов (указателей), при котором величина меньшего размера выражается в процентах большего. Они определяются на живом человеке путем измерения продольных и поперечных проекционных размеров между пограничными точками, установленными на различных выступах скелета. По соотношению индексов относительной длины нижних конечностей и относительной ширины плеч (к общей длине тела) выделяют три основных типа пропорций тела: долихоморфный (узкое туловище, длинные конечности),мезоморфный (средние величины обоих индексов) и брахиморфный (широкое туловище, короткие ноги).

Существует наследственная обусловленность пропорций тела: анализ семейного сходства свидетельствует о достоверной корреляции междуродителями и детьми, начиная уже с раннего детства.

Наблюдаются возрастные изменения пропорций: чередование периодов «полноты» и «вытягивания» в связи с абсолютным увеличением тела и всех его частей и резким изменением соотношений между отдельными частями. У новорожденных детей голова составляет четвертую часть длины тела, а у взрослых - только восьмую часть, конечности и шея относительно короткие, а туловище - длинное. По мере роста голова увеличивается в высоту в 2 раза, туловище - в 3 раза, руки - в 4 раза, ноги - в 5 раз, шея "вытягивается" больше всего - в 7! раз.

Для пропорций тела характерен половой диморфизм. При одинаковом росте отношение длины рук и ног выше у мужчин, у них больше ширина плеч, а у женщин - ширина таза; четкие половые различия выражают тазо-плечевой индекс (выше у женщин) и показатель эндроморфии (утроенная ширина плеч минус ширина таза, который больше у мужчин).

Отмечены и групповые вариации пропорций: этнотерриториальные, профессиональные, спортивные и т. д. Примеры: вытянутое «линейное»телосложение у многих экваториальных популяций; западно-восточный градиент увеличения длины сегментов руки относительно ноги на территории бывшей СССР; большая брахиморфия сельского населения сравнительно с городским; тенденция к «широкотелости» у тяжелоатлетов; гигантоидные пропорции (длинноногость и широкоплечесть) у рабочих тяжелых видов физического труда.

Вес тела в определенной степени зависит от роста, возраста и типа телосложения. Тип телосложения определяется на основании ряда признаков: формы и размеров костей скелета, формы грудной клетки, соотношения продольных и поперечных раз­меров тела. Имеется ряд систем определения типа телосло­жения. В нашей стране чаще всего придерживаются классифи­кации профессора В. М. Черноруцкого, который различал три основных типа: астенический, нормостенический и гиперстенический.

У астеников (легкокостный тип) продольные размеры преоб­ладают над поперечными: конечности длинные и тонкие, кости легкие, шея длинная и тонкая, плечи узкие, грудная клетка длин­ная, плоская, узкая. Мышцы у людей, имеющих астенический тип телосложения, развиты сравни­тельно слабо. Они обычно имеют небольшой вес, они энергичны, и обильное пита­ние не сразу приводит к увеличению их веса, так как они тратят энергию быстрее, чем накапливают. Многие известные модели из этого типа телосложения.

Телосложение нормостеников (среднекостный тип) отлича­ется пропорциональностью основных размеров тела, правиль­ным их соотношением. У людей этого типа телосложения часто бывают длинные ноги, тонкая талия, красивая фигура. Многие известные спортсмены имеют подобное телосложение.

У представителей гиперстенического (ширококостного) телосложения поперечные размеры тела значительно больше, чем у нормостеников и астеников. Их кости толстые и тяжелые, плечи широкие, грудная клетка широкая и короткая. Люди с данным типом телосложения склонны к полноте.

Встречаются люди, имеющие смешанный тип телосложения, поэтому не всегда легко определить тип своего телосложения.

Источник:

http://www.fiziolog.isu.ru/page_OPSYS.htm